表面走越し下部層の微細構造観察ならびにひずみ計測技術の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11875028
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小倉 敬二 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70029007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木田 勝之 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (00271031) ; 西川 出 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (90189267)
• Keywords: レーザスペックル / レーザ顕微鏡 / ひずみ計測 / セラミックス溶射材 / 内部き裂 / 層間剥離 / 表面ひずみ

Research Abstract

表面層越しの観察の一例としてセラミックス溶射皮膜材を考えた.セラミックス,特にアルミナセラミックスは赤色レーザを一部透過するのでこの種の問題に向いていると考え,本研究ではアルミナセラミックス被覆ステンレス鋼にレーザを照射したときに発生するレーザスペックルパターンの解析を行った.スペックルパターンは負荷荷量の増加に伴い,すなわち部材のひずみに伴い複雑な変化を呈することがわかった.スペックル移動の成分分離を試みたが,現時点ではこの分離は困難であった.そこでこの種の内部情報の把握に対しては表面のみのひずみ計測結果から内部情報を推定することを試みた.アルミナセラミックスならびにジルコニア溶射被膜ステンレス鋼平滑材を常温ならびに高温環境下・種々負荷条件下で疲労試験を行い,逐次表面ひずみの変化を調べるとともに,適宜試験片の縦断面観察など内部状況を直接観察することにより、表面ひずみと内部状態の対応を調べた.その結果表面ひずみの変化から内部のき裂や剥離の進行状況の把握がある程度可能であることがわかった.またレーザ顕微鏡を用いた透明材越しの損傷評価を行うための基礎研究として,まずセラミックスの微小凹凸表面性状計測の検討を行った.セラミックス凹凸表面に透明コートを施したサンプルに対してレーザ顕微鏡による凹凸形状の評価を行った結果,計測結果に及ぼす透明材の影響はほとんどなく,原理的には良好な透明材越しのレーザ計測が可能であることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] 西川 出,小倉敬二: "レーザスペックルによるひずみ・き裂開口変位計測"日本機械学会ウイングを拡げよう材料力学シンポジウム講演論文集. No99-4. 82-85 (1999)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,脇 裕之: "疲労負荷下におけるセラミックス溶射皮膜の非線形ひずみ挙動"日本材料学会第48期学術講演会講演論文集. 131-132 (1999)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,田中盛彦,宮武岳洋: "窒化ケイ素セラミックスの両振りおよび片振り負荷下における COD 計測とき裂開口状態の観察"日本材料学会第48期学術講演会講演論文集. 123-124 (1999)
• [Publications] Keiji OGURA,Izuru NISHIKAWA,Hiroyuki WAKI: "Development of Laser Speckle Biaxial Strain Gauge and its Application to Notch Root Strain Measurement"Proc. of Int. Conf. on Advanced Technology in Experimental Mechanics '99. 617-620 (1999)
• [Publications] 脇 裕之,西井雅宏,西川 出,小倉敬二: "アルミナ溶射ステンレス鋼および皮膜の高温疲労・熱疲労過程の観察"日本材料学会第10回破壊力学シンポジウム講演論文集. 148-152 (1999)
• [Publications] 脇 裕之,西井雅宏,西川 出,小倉敬二: "高温疲労下におけるアルミナ溶射ステンレス鋼のき裂およびはく離発生挙動"日本材料学会第7回機械構造物の強度設計安全性シンポジウム講演論文集. 42-45 (2000)